CN202278010U - 高速冷轧管机上的外行星直线运动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速冷轧管机上的外行星直线运动机构，用以解决现有轧机上所采用的曲柄连杆传动机构所普遍存在的工作速度低、能耗大、轧机震动和噪声大的缺陷。该外行星直线运动机构包括输入轴、输入轴固定轴承、锥齿轮、行星齿轮、曲柄齿轮、曲柄轴、曲柄齿轮轴、内外平衡块及工作机架等，它是通过输入轴旋转，带动锥齿轮旋转，通过行星齿轮轴绕中心轴的旋转运动，使曲柄齿轮工作，再通过曲柄轴、机架座轴承带动工作机架作直线往复运动。高速冷轧管机上的外行星直线运动机构的主要特征是旋转速度快、工作频率高、能耗低、噪声小，运转平稳，是现有传统型曲柄传动机构理想的更新换代产品，广泛应用于高速冷轧管机上。

Description

高速冷轧管机上的外行星直线运动机构

技术领域

本实用新型涉及一种直线运动机构，特别是涉及一种应用在高速冷轧管机上的外行星直线运动机构。 

背景技术

在当前国内钢管行业飞速发展的形势下，一般普通轧机的工作速度已满足不了钢管行业生产单位的要求，究其原因是普通轧管机的机架的直线运动是由曲柄连杆机构来完成的，如图2所示，当主动齿轮21由电动机拖动作逆时针运转时由主动齿轮21啮合的曲柄齿轮23作顺时针运转，使曲柄销轴22随曲柄齿轮23作顺时针垂直圆周运动，通过连杆24带动工作机架25作直线往复运动。由于曲柄销轴作垂直圆周运动，使连杆的左端在曲柄齿轮旋转一周（即360°）而上、下摆动一次，因此浪费了很大的能量，因为工作机架水平方向直线运动的力才是轧机所需要的力，另外连杆的上升、下降不但浪费能量，而且使工作机架在前后极限点的冲击惯量也很大，使轧机在运转时极不平稳，故这种曲柄连杆机构不但无法提高工作机架的工作频率，而且由于运转不平稳，机床震动、噪声大等诸多缺陷长期以来一直没有得到解决，必须研究一种新的运动机构来解决上述问题。 

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种外行星直线运动机构，以解决现有高速冷轧管机上所采用的曲柄连杆机构所存在的许多缺陷。这种高速冷轧管机上的外行星直线运动机构可以采用如下技术方案来实施：它包括输入轴、小锥齿轮、大锥齿轮、中心轴、固定齿轮、小行星齿轮、大行星齿轮、行星齿轮轴、一对大轴承、曲柄齿轮、曲柄齿轮轴、曲柄轴、机架座轴承、内平衡块、外平衡块及工作机架，其中输入轴通过输入固定轴承一端与电机连接、另一端与小锥齿轮连接，小锥齿轮与大锥齿轮啮合，大锥齿轮通过一对轴承固定，并通过轴承安装在中心轴上，中心轴的另一端装有固定齿轮，大锥齿轮上的行星齿轮轴通过轴承一端与大行星齿轮连接固定、另一端与小行星齿轮连接固定，小行星齿轮与固定齿轮啮合，大行星齿轮与曲柄齿轮啮合，曲柄轴一端与曲柄齿轮连接固定、另一端通过机架座轴承与工作机架连接，机架座轴承安装在工作机架的底座上，曲柄齿轮轴一端与大锥齿轮连接固定、另一端通过轴承与曲柄齿轮连接。为了使机床平稳运转，在曲柄齿轮与曲柄轴的反相位安装有内平衡块，通过销钉固定在曲柄齿轮上。在大锥齿轮与曲柄齿轮轴的反相位安装有外平衡块，通过销钉固定在大锥齿轮上。它们之间的速比关系：小锥齿轮与大锥齿轮之间为3：1，固定齿轮与小行星齿轮之间为1：3，曲柄齿轮与大行星齿轮之间为1：1.5，曲柄齿轮与大锥齿轮的传动比为2。 

为了满足各档齿轮的啮合条件，并使曲柄轴走直线运动，则曲柄轴与曲柄齿轮轴之间的轴线中心距与中心轴和曲柄齿轮轴之间的轴线中心距必须相等。 

上述结构中其余零部件及安装连接关系与现有技术相似，这里不作详述。 

按照上述技术方案设计的高速冷轧管机上的外行星直线运动机构与现有技术中的曲柄连杆机构相比，其主要优点是： 

1、外行星直线运动机构是作为高速冷轧管机上的动力传动机构，它的运转速度可高达每分钟240次往复，达国际同类产品的先进水平；

2、为了能使机床高速平稳运转，在运动机构内设置了内、外平衡块，平衡了工作机架在极限位置的不平衡工作点，不但提高了机床的工作频率，亦即提高了生产效率，同时噪声也明显降低；

3、由于内、外平衡块是在水平方向旋转，而不是曲柄连杆机构中的垂直运转，因此降低了机床的能耗，节能效果明显；

4、由于本实用新型的外行星直线运动机构具有高速、节能、低噪的特点，是现有传统型曲柄传动机构的理想更新换代产品。

附图说明

图1、高速冷轧管机上的外行星直线运动机构的工作原理示意图。 

图2、现有技术中曲柄连杆机构的工作原理示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步叙述。 

如图1所示：本实用新型的高速冷轧管机上的外行星直线运动机构包括：输入轴1、小锥齿轮3、大锥齿轮9、中心轴6、固定齿轮7、小行星齿轮5、大行星齿轮17、行星齿轮轴4、一对大轴承第一轴承8和第二轴承10、曲柄齿轮11、曲柄齿轮轴14、曲柄轴12、机架座轴承13、内平衡块15、外平衡块16及工作机架18，其中输入轴1通过输入固定轴承2一端与电机连接、另一端与小锥齿轮3连接，小锥齿轮3与大锥齿轮9啮合，大锥齿轮9通过一对第一轴承8和第二轴承10固定，并通过轴承安装在中心轴6上，中心轴6的另一端装有固定齿轮7，大锥齿轮上的行星齿轮轴4通过轴承一端与大行星齿轮17连接固定、另一端与小行星齿轮5连接固定，小行星齿轮5与固定齿轮7啮合，大行星齿轮17与曲柄齿轮11啮合，曲柄轴12一端与曲柄齿轮11连接固定、另一端通过机架座轴承13与工作机架18连接，机架座轴承13安装在工作机架18的底座上，曲柄齿轮轴14一端与大锥齿轮9连接固定、另一端通过轴承与曲柄齿轮11连接。为了使机床平稳运转，在曲柄齿轮与曲柄轴12的反相位安装有内平衡块15，通过销钉固定在曲柄齿轮11上。在大锥齿轮9与曲柄齿轮轴14的反相位安装有外平衡块16，通过销钉固定在大锥齿轮9上。 

按照上述实施例设计制作的高速冷轧管机上的外行星直线运动机构工作时：由电机输入的转矩，拖动输入轴1作轴端顺时针运动，经小锥齿轮3啮合大锥齿轮9作反向垂直旋转运动，由大锥齿轮中的行星齿轮轴4绕中心轴6作公转运动，并通过小行星齿轮5啮合固定齿轮7，由于固定齿轮7是固定不动的，因此行星齿轮轴4既作公转又作自转的行星运动，而自转的方向正好与大锥齿轮9相同，同时通过行星齿轮轴另一端固定的大行星齿轮17啮合曲柄齿轮11作与大锥齿轮9的反向旋转，曲柄齿轮的旋转通过曲柄轴、机架轴承带动工作机架移动。它们之间的速比关系是：小锥齿轮与大锥齿轮3：1、固定齿轮与小行星齿轮1：3、曲柄齿轮与大行星齿轮1：1.5，则曲柄齿轮与大锥齿轮的传动比为3：1×1：1.5＝2。为了满足各档齿轮的啮合条件，并使曲柄轴12走直线运动，则曲柄轴12与曲柄齿轮轴14之间的轴线中心距必需与中心轴6和曲柄齿轮轴14之间的轴线中心距相等。 

例如：中心轴6与曲柄齿轮轴14之间的中心距为为192mm，输入轴1旋转270°，由于大、小锥齿轮速比为3：1，则大锥齿轮旋转90°，此时曲柄轴12的轴线与中心轴6的轴线重合，也就是说曲柄通过机架座轴承带动工作机架移动了192mm×2＝384mm，工作机架从－384mm走到中心0位；如输入轴再继续旋转270°，工作机架则从中心0位走到+384mm，输入轴旋转540°即1周半，工作机架从－384mm～+384mm移动768mm，输入轴旋转1080°即3周，工作机架行走一个往复。 

为了能使机床高速平稳运转，安装了内、外平衡块，由于大锥齿轮与曲柄齿轮的转向相反，速比为2：1，当大锥齿轮旋转90°，内平衡块中心轴线相对外平衡块公转了90°，而由于速比为2：1，它自转了180°，使内、外平衡块正好在180°的对应面；当大锥齿轮旋转了180°，内外平衡块又会重叠在左端，这样平衡了工作机架在极限位置的不平衡工作点，使机床能够实现高速平稳运转。 

Claims (4)

1.一种高速冷轧管机上的外行星直线运动机构，其特征在于该外行星直线运动机构包括输入轴（1）、小锥齿轮（3）、大锥齿轮（9）、中心轴（6）、固定齿轮（7）、小行星齿轮（5）、大行星齿轮（17）、行星齿轮轴（4）、一对大轴承第一轴承（8）和第二轴承（10）、曲柄齿轮（11）、曲柄齿轮轴（14）、曲柄轴（12）、机架座轴承（13）、内平衡块（15）、外平衡块（16）及工作机架（18），其中输入轴（1）通过输入固定轴承（2）一端与电机连接、另一端与小锥齿轮（3）连接，小锥齿轮（3）与大锥齿轮（9）啮合，大锥齿轮（9）通过一对第一轴承（8）和第二轴承（10）固定，并通过轴承安装在中心轴（6）上，中心轴（6）的另一端装有固定齿轮（7），大锥齿轮上的行星齿轮轴（4）通过轴承一端与大行星齿轮（17）连接固定、另一端与小行星齿轮（5）连接固定，小行星齿轮（5）与固定齿轮（7）啮合，大行星齿轮（17）与曲柄齿轮（11）啮合，曲柄轴（12）一端与曲柄齿轮（11）连接固定、另一端通过机架座轴承（13）与工作机架（18）连接，机架座轴承（13）安装在工作机架（18）的底座上，曲柄齿轮轴（14）一端与大锥齿轮（9）连接固定、另一端通过轴承与曲柄齿轮（11）连接。

2.根据权利要求1所述的高速冷轧管机上的外行星直线运动机构，其特征在于在曲柄齿轮（11）与曲柄轴（12）的反相位安装有内平衡块（15），通过销钉固定在曲柄齿轮（11）上，在大锥齿轮（9）与曲柄齿轮轴（14）的反相位安装有外平衡块（16），通过销钉固定在大锥齿轮（9）上。

3.根据权利要求1所述的高速冷轧管机上的外行星直线运动机构，其特征在于在小锥齿轮（3）与大锥齿轮（9）之间的速比为3：1，固定齿轮（7）与小行星齿轮（5）之间的速比为1：3，曲柄齿轮（11）与大行星齿轮（17）之间的速比为1：1.5，曲柄齿轮（11）与大锥齿轮（9）的传动比为2。

4.根据权利要求1所述的高速冷轧管机上的外行星直线运动机构，其特征在于为使曲柄轴（12）走直线运动，则曲柄轴（12）与曲柄齿轮轴（14）之间的轴线中心距与中心轴（6）与曲柄齿（14）之间的轴线中心距必须相等。

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